DE19901877B4 - A method for obtaining information about disturbances in the receiver of a communication system - Google Patents

A method for obtaining information about disturbances in the receiver of a communication system

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Abstract

Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung mit einem oder mehreren Sendern und zumindest einem Empfänger, wobei Method for wireless data transmission with one or more transmitters and at least one receiver, wherein
– der Empfänger eine oder mehrere Empfangsantennen verwendet, - the receiver uses one or more receiving antennas,
– Informationen über empfangene Störsignale zum Verbessern der Übertragungsqualität der Datenübertragung ausgenutzt werden, - information about interference received for improving transmission quality of data transmission are exploited
– in einem ersten Schritt aus den Empfangssignalen der einzelnen Antennen durch Anwenden von ersten Signalverarbeitungsalgorithmen quantitative Informationen über empfangene Nutzsignale gewonnen werden, - obtained in a first step from the received signals of the individual antennas by applying the first signal processing algorithms quantitative information about received useful signals,
– und in einem zweiten Schritt aus den Empfangssignalen der Antenne bzw. der einzelnen Antennen und den gewonnenen quantitativen Informationen über die empfangenen Nutzsignale durch Anwenden von zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen quantitative Informationen über die empfangenen Störsignale gewonnen werden, - and quantitative information about the received interference signals are obtained in a second step from the reception signals of the antenna or of the individual antennas and the obtained quantitative information about the received user signals by applying the second signal processing algorithms,
dadurch gekennzeichnet, daß die quantitativen Informationen über die empfangenden Störsignale zur Generierung eines sendeseitigen Richtdiagramms des Empfängers verwendet werden. characterized in that the quantitative information about the received interference signals for generating a transmit-side directivity pattern of the receiver are used.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur drahtlosen Datenübertragung mit einem oder mehreren Sendern und zumindest einem Empfänger, wobei im Empfänger Information über Störungen eines Nachrichtenübertragungssystems gewonnen werden. The invention relates to a method and an apparatus for wireless data transmission with one or more transmitters and at least one receiver, wherein the receiver information obtained via interference of a communication system.
  • Bei der Nachrichten- oder Datenübertragung ist es zwecks möglichst unverfälschter Übertragung der Nutzsignale wünschenswert, in den Empfängern Störungen, die neben dem erwünschten Signal zur gleichen Zeit und im gleichen Frequenzband existieren bzw. thermisches Rauschen so gut wie möglich zu unterdrücken. When the message or data transmission, it is desirable for the purpose of undistorted as possible transmission of the useful signals in the receivers disturbances that exist in addition to the desired signal at the same time and in the same frequency band or to suppress thermal noise as well as possible. Um gezielt Maßnahmen gegen Störungen ergreifen zu können, ist es erforderlich, möglichst viel über die Eigenschaften der Störung zu wissen. In order to take action against interference specifically, it is necessary as much as possible to know about the characteristics of the disorder. Solche Eigenschaften sind neben der Stärke der Störung zB, auch deren Specktrum, deren Korrelationseigenschaften sowie die Einfallsrichtungen der Störsignale am Empfänger. Such properties are in addition to the strength of the disorder, for example, and their Specktrum, their correlation properties and the incident directions of the noise at the receiver.
  • In manchen Fällen, wie beispielsweise bei fest installierten Funkübertragungsstrecken sind potentielle Störeinflüsse durch andere fest installierte Sender, die aus Sicht der betrachteten Übertragungsstrecke keine Nutzsignale aussenden, a-priori bekannt. In some cases, such as in fixed wireless transmission links potential interference with other fixed stations, which emit no useful signals from the viewpoint of the considered transmission path, a-priori known. Solche Störeinflüsse können gemäß dem Stand der Technik durch einfache Maßnahmen wie gerichtetes Senden und Empfangen unterdrückt werden; Such interference can be suppressed by simple measures such as directional transmission and reception according to the prior art; eine im Richtfunk gängige Vorgehensweise. a common microwave radio in the procedure. In vielen Fällen, insbesondere bei den Mehrteilnehmersystemen der Mobilkommunikation sind solche Informationen über die Eigenschaften der Störung a-priori nicht bekannt. In many cases, especially in the multi-party system of mobile communications such information about the characteristics of the disturbance a priori unknown. Es können demnach nicht ohne weiteres an die Störung angepaßte Gegenmaßnahmen ergriffen werden. It can therefore not be taken easily adapted to the disturbance countermeasures. Geht man von interferenzbegrenzten Mehrteilnehmersystemen aus, bei denen also die Störung im wesentlichen durch andere Teilnehmer des eigenen Systems verursacht wird, so ist die zeitliche Korrelation der Störsignale gleich der zeitlichen Korrelation der erwünschten Signale und damit bekannt, solange Störsignale, die aus unterschiedlichen Richtungen einfallen unkorreliert sind. Assuming interference-limited multi-user systems, in which therefore the fault is essentially caused by other users of the own system, the temporal correlation of the interference signals is equal to the temporal correlation of the desired signals and known, so long as interference signals that are incident from different directions uncorrelated are. Die Kenntnis der zeitlichen Korrelation der Störsignale kann im Empfänger zum Verbessern der Übertragungsqualität durch Dekorrelieren der Störung ausgenutzt werden. The knowledge of the temporal correlation of the interference signals can be utilized in the receiver to improve the transmission quality by decorrelating the disturbance.
  • TD-CDMA [1], als ein Beispiels für Mobilfunksysteme der dritten Generation verwendet das hybride Vielfachzugriffsverfahren FDMA/TDMA/CDMA (frequency/time/code division multiple access). TD-CDMA [1], as an example of mobile communications systems of the third generation using the hybrid multiple access methods FDMA / TDMA / CDMA (frequency / time / code division multiple access). Bei der Datendetektion kann die zeitliche Korrelation der Störsignale berücksichtigt werden. For data detection, the temporal correlation of noise can be considered. Ein Beispiel, bei dem keine Informationen über die Korrelationseigenschaften der Störung ausgenutzt werden, ist das Luftschnittstellenkonzept WCDMA (Wideband CDMA) [2, 3], das ebenfalls für Mobilfunksysteme der dritten Generation vorgeschlagen ist und welches auf dem hybriden Vielfachzugriffsverfahren FDMA/CDMA basiert. An example in which no information on the correlation properties of the interference are utilized, the air interface concept WCDMA (wideband CDMA) [2, 3], which is also proposed for mobile radio systems of the third generation which is based on the hybrid multiple access methods FDMA / CDMA.
  • Nachteilig bei den dem Stand der Technik entsprechenden Übertragungsverfahren ist, daß sie Informationen über die empfangene Störung nicht oder nur in sehr begrenztem Umfang gewinnen und somit nicht in wünschenswertem Maße solche Informationen zum Verbessern der Übertragungsqualität einsetzen. in the corresponding prior art transmission method is disadvantageous that they collect information on the interference received or only in a very limited extent and therefore does not use such information to improve the transmission quality in what is desirable extent. Beispielsweise wird keinerlei Richtungsinformation bezüglich der Störung gewonnen. For example, no directional information is obtained regarding the disorder. Verwendet man Mehrantennenempfänger, so ließen sich beispielsweise beim Einsatz von Gruppenantennen Richtdiagramme erzeugen, die gezielt für jene Richtungen geringeren Gewinn haben, aus denen starke Störsignale am Empfänger eintreffen, so daß das empfängerseitige Verhältnis von Nutzleistung zu Störleistung maximiert wird. Using multi-antenna receivers, so let themselves produce radiation patterns that have targeted lower for those directions profits from which arrive strong interfering signals at the receiver, so as to maximize the receiver-side ratio of net power to interference power, for example in the use of array antennas. Hierzu wäre jedoch die Kenntnis der Störrichtungen erforderlich, die in den Systemen gemäß dem Stand der Technik nicht gewonnen werden kann. However, this requires knowledge of the Störrichtungen would be required, which can not be won in the systems according to the prior art.
  • Auch bei den oben beschriebenen Berücksichtigungen der a-priori als bekannt angenommenen zeitlichen Korrelationen der Störung, beispielsweise bei TD-CDMA, handelt es nicht um ein Gewinnen von Informationen über die Störung. Also, in the above described considerations the a priori assumed to be known temporal correlation of the disturbance, for example TD-CDMA, it is not a obtaining information about the disorder. Das Anwenden von a-priori-Kenntnissen über die Störung ist insbesondere in der Mobilkommunikation fragwürdig, da durch das sich in der Regel nicht vorhersagbare permanente zeitliche Ändern der räumlichen Konstellation der Mobilstationen die augenblicklichen Eigenschaften der Störung von den a-priori angenommenen massiv abweichen können. Applying a priori knowledge of the disorder is questionable especially in mobile communications, as can the not predictable permanent temporal changing spatial constellation of mobile stations adopted the current characteristics of the interference from the a priori usually differ massively.
  • Auch die oben angesprochene Voraussetzung der Unkorreliertheit der Störsignale, die aus unterschiedlichen Richtungen am Empfänger eintreffen, ist im allgemeinen nicht erfüllt. Also, the above-mentioned requirement of non-correlation of the interference signals that arrive from different directions at the receiver is not satisfied in general. Breitet sich das Signal einer Störquelle auf mehreren Wegen unterschiedlicher Verzögerung zum Empfänger hin aus und/oder haben die von einer Störquelle kommenden Störsignale unterschiedliche Einfallsrichtungen am Ort des Empfängers, so hat das durch Überlagern der Störsignale am Empfangsort entstehende Summenstörsignal andere zeitliche Korrelationen als die einzelnen Störsignale und damit auch andere zeitliche Korrelationen als die a-priori angenommenen des Nutzsignals. the signal of a noise source propagates in several ways different delay towards the receiver and / or coming from a source of interference noise different directions of incidence at the location of the receiver, the Summenstörsignal formed by superimposing the interference signals at the receiving location has different temporal correlations than the individual noise and other temporal correlations as the a priori assumed the useful signal.
  • Aus der WO 1998/32243 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. WO 1998/32243 A1 discloses a method according to the preamble of claim 1 is known. Dort dient die Ermittlung der quantitativen Informationen über empfangene Störsignale einer verbesserten Schätzung von Empfangssignalen. There, the determination of the quantitative information about interference received an improved estimate of received signals is used.
  • In der WO 1998/27669 A1 wird eine Basisstation beschrieben, die mit Teilnehmerstationen über gerichtete Strahlen kommuniziert. In WO 1998/27669 A1 describes a base station that communicates with subscriber stations using directed beams. Anhand von Empfangssignalen werden bestimmte Parameter geschätzt, die zur Berechnung von Matrizen dienen, die einem Controller zur Erzeugung von gerichteten Strahlen für Sendesignale zugeführt werden. certain parameters are estimated based on received signals, which are used for the computation of matrices that are applied to a controller for generating directional beams for transmitting signals. Bei den Parametern handelt es sich um Werte der Empfangsleistung sowie um Zeitverzögerungswerte. The parameters are values ​​of the received power and to delay values.
  • Das Problem des Beschaffens von Informationen über die Eigenschaften wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auf die in Anspruch 1 dargelegte Weise gelöst, wobei von Ka Empfangsantennen ausgegangen wird. The problem of obtaining information on the properties is achieved by the inventive method to the set forth in claim 1 manner, starting from Ka receiving antennas. Dabei werden in einem ersten Schritt zunächst aus den Empfangssignalen der Antennen Informationen über das Nutzsignal gewonnen. In this case, be initially obtained in a first step from the received signals of the antennas information about the useful signal. Aus den gesamten empfangenen Signalen, die sowohl das/die Nutzsignal(e) als auch das/die Störsignal(e) beinhalten, und den im ersten Schritt gewonnenen Informationen über das/die Nutzsignal(e) können dann in einem zweiten Schritt Informationen über das/die Störsignal(e) gewonnen werden. From the total received signals, which include both the / the useful signal (e) and the / the interference signal (e), and obtained in the first step, information on the / the useful signal (e) can then in a second step, information about the / the interference signal (s) are obtained.
  • Gemäß der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Unteransprüchen 2, 4 und 5 wird die Information über die Störsignale beispielsweise durch eine approximative Rekonstruktion der empfangenen Nutzsignale und durch anschließende Subtraktion der rekonstruierten Nutzsignale von den gesamten Empfangssignalen gewonnen. According to the embodiment of the method according to the dependent claims 2, 4 and 5, the information about the interference signals, for example by an approximate reconstruction of the received useful signals and by subsequent subtraction of the reconstructed useful signals is obtained from the total received signals. Diese Ausgestaltung ergibt somit eine Schätzung der Zeitfunktionen This configuration thus provides an estimate of the time functions
    Figure 00050001
    der Störungen an den Ka Empfangsantennen. the disruptions to the Ka receiving antennas.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 8, 9 und 10 beschrieben. Further advantageous embodiments of the inventive method are in the dependent claims 8, 9 and 10 degrees. Mit den – wie oben ermittelten – Schätzungen The - determined above - estimates
    Figure 00050002
    lassen sich die Schätzungen can be estimates
    Figure 00050003
    der zeitlichen Kovarianzfunktionen der an den Antennen wirksamen Störsignale gewinnen. gain of the temporal covariance functions of effective antennas to the interfering signals. Für die Ka Empfangsantennen läßt sich darüber hinaus unter Berücksichtigung der Störleistung σ 2 , die auch aus den geschätzten Störsignalen ermittelt werden kann, die normierte räumliche Kovarianzmatrix For the Ka receiving antennas can be moreover taking account of the noise power σ 2 which can also be determined from the estimated interference signals, the normalized spatial covariance matrix
    Figure 00050004
    der Dimension Ka × Ka ermittelt. the dimension Ka × Ka determined. Bei burstförmiger Datenübertragung und digitaler empfangsseitiger Signalverarbeitung liegen zeitdiskrete Abtastwerte als Signale vor, die aufgrund der Funkblockstruktur (Burststruktur) in endliche Blöcke unterteilt werden können. When burst-like data transmission and digital receive-side signal-processing time-discrete sampled values ​​are as signals due to the radio block structure (burst structure) can be divided into finite blocks. Werden die Teilnehmersignale burstweise detektiert, so ist es ausreichend, burstweise Informationen über die Störung zu ermitteln. If the subscriber signals in bursts detected, it is sufficient to determine burst, information about the disorder. Die gemäß den Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Unteransprüchen 2, 4 und 5 geschätzten Störsignalen an den einzelnen Antennen können demnach, da diese Störsignale zeitdiskret und zeitlich begrenzt sind, als Vektoren The estimated in accordance with the embodiments of the method according to the invention according to the dependent claims 2, 4 and 5, interference signals at the individual antennas may therefore, because these spurious signals in time-discrete and limited in time, as vectors
    Figure 00060001
    dargestellt werden, wobei are displayed, wherein
    Figure 00060002
    , i=1..WB, die WB Abtastwerte des Störsignals über einem Burst sind. , I = 1..WB, the WB are samples of the interfering signal over a burst. Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Unteransprüchen 8, 9 und 10 führt somit zu endlichen zeitdiskreten Kovarianzfunktionen. The embodiment of the method according to the dependent claims 8, 9 and 10, thus resulting in time-discrete finite covariance functions.
  • Anstelle der Erwartungswertbildung beim Ermitteln der Kovarianzfunktionen, die eine unendliche Mittelung über die geschätzten Abtastwerte der Störung erfordert, muß in realen Systemen die zeitliche Mitteilung endlich sein. Instead of the expected value of education in determining the covariance, which requires an infinite averaging over the estimated sample of the fault, the time notification must finally be real systems. Sie wird über eine zuvor festgelegte Zahl Z von Bursts durchgeführt. It is performed on a predetermined number Z of bursts. Im Falle eines Mobilfunksystems richtet sich Z nach der Änderungsgeschwindigkeit der Konstellation der Mobilstationen. In the case of a mobile radio system, Z is determined by the rate of change of constellation of the mobile stations. Ändert sich die Konstellation der Mobilstationen von Burst zu Burst stark, so muß Z gleich eins gewählt werden. the constellation of the mobile stations from burst to burst changes greatly, so Z must be chosen equal to one. Andernfalls kann Z größer eins sein. Otherwise, Z may be greater than one. Ordnet man die Z Vektoren nach (3) an den Ka Antennen gemäß If one arranges the Z vectors according to (3) to the Ka antennas according
    Figure 00060003
    in jeweils WB × Z-Matrizen, so lassen sich in Anlehnung an (1) Schätzungen in each WB × Z-matrices, as can be based on (1) estimates
    Figure 00060004
    der zeitlichen Kovarianzmatrizen bilden. the temporal covariance matrices form. Für die Schätzung der gesamten Kovarianzmatrizen gilt dann then applies to the estimate of the total covariance matrices
    Figure 00060005
  • Den geschätzten Störvektoren The estimated Störvektoren
    Figure 00070001
    , ka=1..Ka, nach (3) lassen sich die tatsächlichen Störvektoren , Ka = 1..Ka, according to (3), the actual blank Störvektoren
    Figure 00070002
    , ka=1..Ka, an den Ka Antennen zuordnen und in einem totalen Störvektor , Ka = assign 1..Ka to the Ka antennas, and in a total interference vector
    Figure 00070003
    zusammenfassen. sum up. Die tatsächliche gesamte Kovarianzmatrix der Störung ergibt sich somit zu The actual total covariance matrix of the disturbance thus results to be R R n = E{ n = E { nn nn *T } (8) * T} (8)
  • Bei Annahme der Unkorreliertheit der Störsignale, die aus verschiedenen Richtungen am Empfangsort eintreffen, läßt sich die tatsächliche gesamte Kovarianzmatrix R n nach (8) aufspalten in eine räumliche Kovarianzmatrix R s und eine zeitliche Kovarianzmatrix R n , die für alle Empfangssignale an den Ka Empfangsantennen gleich ist, so daß gilt: Upon acceptance of the non-correlation of the interference signals that arrive from different directions at the receiving site, the actual total covariance matrix can be R n according to (8) split into a spatial covariance matrix R s and a time covariance matrix R n, the same for all received signals to the Ka receiving antennas is such that: R R n = n = R R s s R R t . t. (9) (9)
  • Soll nur eine Schätzung If only an estimate
    Figure 00070004
    der räumlichen Kovarianzmatrix gewonnen werden, so geht man von der Ka × Z WB-Matrix the spatial covariance matrix are obtained, as one goes from the Ka × Z WB matrix
    Figure 00070005
    aus und bestimmt die gesuchte Schätzung and determines the required estimate
    Figure 00070006
    gemäß according to
  • Figure 00070007
  • Ein wichtiger mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbarer Vorteil liegt darin, daß anstelle möglicherweise fehlerhafter a-priori-Informationen über die zu erwartende Störung die Informationen über die Störung aus dem tatsächlichen Empfangssignal gewonnen und somit ständig aktualisiert werden. An important achievable with the inventive method advantage is to be gained that place potentially faulty a priori information about the expected failure, the information about the interference from the actual received signal and therefore constantly updated. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, Informationen sowohl über die räumlichen als auch über die zeitlichen Korrelationseigenschaften der Störung zu erhalten. Another advantage is the possibility to obtain information on both the spatial and temporal correlation on the characteristics of the disorder.
  • Diese Informationen können entweder, je nach Signalverarbeitungsalgorithmus, direkt beim Schätzen der Nutzsignale aus den Empfangssignalen störunterdrückend ausgenutzt werden, oder es können aus den Informationen über die räumlichen Korrelationseigenschaften der Störung Informationen über die Einfallsrichtungen der Störungen am Empfänger gewonnen werden. This information can either, depending on the signal processing algorithm directly in estimating the useful signals are utilized from the received signals störunterdrückend, or it can be obtained from the information about the spatial correlation properties of the interference information on the directions of incidence of disturbances at the receiver. Bei Mehrantennenempfängern können die Informationen über die Einfallsrichtungen der Störung am Empfänger bzw. über die räumlichen Korrelationseigenschaften der Störung zum Generieren von Richtdiagrammen verwendet werden, die gezielt in jene Richtungen geringeren Gewinn haben, aus denen starke Störsignale am Empfänger eintreffen, so daß das empfängerseitige Verhältnis von Nutzleistung zu Störleistung maximiert wird. For multi-antenna receivers, the information about the directions of incidence of the disturbance at the receiver or about the spatial correlation properties of the interference for generating directivity patterns can be used which have specifically in those directions lower profit from which strong interference signals at the receiver arrive, so that the receiver-side ratio of Net power is maximized to interference power.
  • Die bisherigen Betrachtungen betreffen die Empfängerseite. The above considerations relating to the receiving end. In Duplexsystemen ist jeder Empfänger mit einem Sender gepaart. In duplex systems, each receiver is paired with a transmitter. Verwendet man zum Empfangen und Senden Mehrantennensysteme, so können die nach dem oben erläuterten Verfahren gewonnenen Informationen über die empfangenen Störungen dazu genutzt werden, die Antennen im Sendefall in vorteilhafter Weise anzusteuern. is used to receive and transmit multi-antenna systems, the information about the received interference obtained according to the method explained above can be used to drive the antennas in the transmission case in an advantageous manner. Grundgedanke hierbei ist, daß ein Senden eigener Signale in jene Richtungen, aus denen starke Störsignale einfallen, tendenziell bei fremden Empfängern eine starke Störung bewirkt. The basic idea here is that a sending its own signals in those directions from which interference signals occur strong, tend to be at other receivers causes a strong interference. Im allgemeinen kann bei Verwenden mehrerer Antennen also unabhängig vom betrachteten Übertragungssystem die Kenntnis der empfängerseitigen Hauptstörrichtungen beim Senden verwendet werden, möglichst wenig Leistung des Sendesignals in die Richtungen der Hauptstörer abzustrahlen, um somit systemweit gesehen Interferenz zu reduzieren. In general, therefore, the knowledge of the receiver-side Hauptstörrichtungen be used when sending independent of the transmission system under consideration in using a plurality of antennas to radiate as little as possible power of the transmission signal in the directions of the main interferer, so as to reduce system-wide interference seen.
  • Als Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand des zeitdiskreten Modells der Aufwärtsstrecke eines TD-CDMA-Mobilfunksystems eine mögliche Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gewinnen von Informationen bezüglich der Störung vorgestellt. As an embodiment of a possible realization of the inventive method is presented for extracting information relating to the disturbance in the following with reference to the discrete-time model of the uplink of a TD-CDMA mobile radio system. Hierbei wird überdies gezeigt, wie die gewonnenen Informationen zum Verbessern der Übertragungsqualität eingesetzt werden können. Here is also shown how the information obtained can be used to improve transmission quality. Ein Einsatz in anderen Übertragungssystemen liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Use in other transmission systems is also within the scope of the invention.
  • Das entsprechende Empfangssystem ist in The corresponding receiving system is in 1 1 dargestellt. shown. Es wird davon ausgegangen, das K mobile Teilnehmer gleichzeitig im gleichen Frequenzband und Zeitschlitz übertragen und die Teilnehmersignale durch teilnehmerspezifische CDMA-Codes getrennt sind. It is assumed that K mobile users transmit simultaneously in the same frequency band and time slot and the subscriber signals are separated by subscriber-specific CDMA codes.
  • Die gesendeten Bursts bestehen aus zwei Datenblöcken und einer zwischen diesen angeordneten Mittambel, die die empfängerseitige Kanalschätzung ermöglicht. The transmitted burst consist of two data blocks and arranged between these midamble, which enables the receiver-side channel estimation. Im folgenden wird bei der Beschreibung der Datendetektion nur der erste Datenblock eines Bursts betrachtet. In the following only the first frame of a burst is considered in the description of data detection. Für den zweiten Datenblock gälte eine entsprechende Betrachtung. For the second data block a corresponding consideration would apply. Gemäß [4] läßt sich eine Systemmatrix A aufstellen, in die sowohl die K·Ka Kanalimpulsantworten der K Teilnehmer zu den Ka Empfangsantennen als auch die Art der senderseitigen Signalerzeugung eingehen. According to [4] can be set up a system matrix A, the K · Ka go down in both channel impulse responses of the K subscribers to the Ka receiving antennas and the type of transmitter-side signal generation. Zusammen mit dem totalen Datenvektor d der die Datenblöcke der K Teilnehmer beinhaltet, und einem totalen Störvektor n ergibt sich der totale Empfangssignalvektor e Together with the total data vector d includes the data blocks of the K subscribers, and a total noise vector n yields the total received signal vector e e e = = Ad ad + + n n (12) (12) e enthält alle Abtastwerte der Empfangssignale an allen Ka Antennen, die auf den ersten Datenblock eines gesendeten Bursts zurückgehen. e contains all the samples of the received signals at all the Ka antennas, which go back to the first data block of a transmitted burst. Zunächst wird von einem Kanalschätzer First, from a channel estimator 1 1 in einem ersten Schritt eine Kanalschätzung und von einem gemeinamen Detektor in a first step, a channel estimation and a detector gemeinamen 2 2 eine gemeinsame Detektion der Teilnehmersignale [4] anhand der ia gestörten Empfangssignale e durchgeführt. carried out a joint detection of the subscriber signals [4] based on the received signals e ia disturbed. Für die gemeinsame Datenschätzung aller Teilnehmer werden bei TD-CDMA-Systemen Algorithmen verwendet, in die man die Kenntnis der gesamten Kovarianzmatrix nach (8) einbringen kann. in TD-CDMA systems, algorithms are used for common data estimation of all the participants, in which one can introduce the knowledge of the complete covariance matrix, according to (8).
  • Ein Beispiel für solche Algorithmen ist der Zero-Forcing-Algorithmus. An example of such algorithms is the zero-forcing algorithm. In Systemen gemäß dem Stand der Technik wird bei Ein- oder Mehrantennenempfängern davon ausgegangen, daß die zeitliche Kovarianzmatrix R t direkt aus der spektralen Form der Sendesignale ermittelt werden kann. In systems according to the prior art is considered in single or multi-antenna receivers from the fact that the temporal covariance matrix R t may be determined directly from the spectral shape of the transmission signals. Im folgenden werde diese Kovarianzmatrix mit R t bezeichnet. Hereinafter, this covariance matrix is denoted by Rt. Bei der Datendetektion wird diese Matrix R t berücksichtigt, obwohl die tatsächlichen zeitlichen Korrelationen der Störsignale am Empfangsort aufgrund von Mehrwegeausbreitung der Störung einer Störquelle von den angenommenen zeitlichen Korrelationen abwiechen können. During data detection, this matrix R t is taken into account, even though the actual temporal correlations of the interference signals at the receiver due to multipath propagation of the interference of a noise source from the assumed temporal correlations can abwiechen.
  • Bei Mehrantennenempfängern werden in Systemen gemäß dem Stand der Technik die räumlichen Korrelationen der Störung bei der Detektion der Daten und/oder bei der Kanalschätzung nicht berücksichtigt, dh die Kovarianzmatrix R s wird durch die Ka × Ka -Einheitsmatrix I (Ka) ersetzt. For multi-antenna receivers in systems according to the prior art, the spatial correlation of the disturbance in the detection of data and / or in the channel estimation are not considered, that is, the covariance matrix R s is I (Ka) is replaced with the Ka × Ka -Einheitsmatrix. Somit erfolgt in Systemen gemäß dem Stand der Technik keine optimale Datendetektion im Sinne des Zero-Forcing-Algorithmus. Thus, no optimum data detection takes place in systems of the prior art within the meaning of the zero-forcing algorithm. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Datenschätzung und die Kanalschätzung durch vorhergehendes Schätzen der Kovarianzmatrix R n der Störung infolge des Schätzens der empfangenen Störung an jeder Antenne, siehe With the inventive method, the data estimation and the channel estimation can be obtained by previously estimating the covariance matrix R n of the disturbance as a result of estimating the received interference at each antenna, see 1 1 verbessern. improve.
  • Zum Schätzen der Störung wird zunächst für eine mehr oder weniger große Anzahl empfangenen Bursts eine konventionelle Datendetektion durchgeführt, wobei man für die Kovarianzmatrix R n nach (8) unter Verwenden der Matrix For estimating the disturbance is carried out first a conventional data detection for a more or less large number of received bursts, one for the covariance matrix R n according to (8) using the matrix
    Figure 00100001
    die Matrix the matrix
    Figure 00100002
    einsetzt. starts. Man erhält so eine Schätzung This gives an estimate
    Figure 00100003
    der gesendeten Daten, die mittels der Systemmatrix  , in die die Informationen über die geschätzten K·Ka Kanalimpulsantworten eingehen, zur approximativen Rekonstruktion des auf die Nutzsignale zurückgehenden Empfangssignals of the transmitted data, by means of the system matrix A, in which the information on the estimated K · Ka received channel impulse responses for the approximate reconstruction of the useful signals which derive from the received signal
    Figure 00110001
    verwendet werden können. can be used. Die Rekonstruktion ê d wird in einem Signalrekonstruierer The reconstruction of ê d is in a signal reconstructor 5 5 durchgeführt. carried out. Zwischen den Einheiten Between units 2 2 und and 5 5 können die Einheiten the units can 3 3 und and 4 4 (FEC-Decodierer und FEC-Codierer) angeordnet werden. (FEC decoder and FEC encoder) may be placed. Einheit unit 3 3 führt eine empfängerseitige FEC-Decodierung durch für den Fall, daß bei der senderseitigen Signalverarbeitung eine FEC-Codierung berücksichtigt wird. performs a receiving side FEC decoding for the case that, in the transmitter-end signal processing, FEC coding is considered. In Einheit in unit 4 4 muß dann zur korrekten Signalrekonstruktion eine entsprechende FEC-Codierung der geschätzten Daten erfolgen. must then be a corresponding FEC coding of the estimated data for correct signal reconstruction. Durch Subtraktion des rekonstruierten Empfangssignals ê d nach (15) vom tatsächlichen Empfangssignal e nach (12) läßt sich für den totalen Störfaktor n nach (7) eine Schätzung By subtracting the reconstructed reception signal ê d according to (15) from the actual received signal e according to (12) can be n according to (7) an estimate for the total noise factor
    Figure 00110002
    ermitteln. determine. Aus den so gewonnenen Schätzungen der Störsignale an den einzelnen Antennen lassen sich in einer Schätzeinheit From the thus obtained estimates of the interfering signals at the individual antennas can be in an estimation unit 6 6 sowohl die räumlichen Korrelationseigenschaften der Störung, siehe (11), als auch die zeitlichen Korrelationseigenschaften der Störung, siehe (5), und somit die Kovarianzmatrix both the spatial correlation properties of the interference, see (11), as well as the time correlation properties of the interference, see (5), and thus the covariance matrix
    Figure 00110003
    der Störung nach (6) schätzen. of the disturbance according to (6) estimate.
  • Unter Berücksichtigung der geschätzten Kovarianzmatrix können in einem zweiten Schritt die an den einzelnen Antennen empfangenen Signale sowohl einer verbesserten Kanalschätzung, falls eine solche erforderlich ist, als auch einer verbesserten Datenschätzung unterzogen werden, wobei R n nach (13) ersetzt wird durch Taking into account the estimated covariance matrix of the signals received at the individual antennas signals, in a second step both an improved channel estimate if such is required, and an improved data estimate are subjected, where R n according to (13) is replaced by
    Figure 00110004
  • Die bis hierher beschriebene Vorgehensweise kann iterativ fortgesetzt werden. The procedure described hitherto can be continued iteratively. Unter der Annahme, daß sich das Störszenario und damit auch die Korrelationseigenschaften der Störung während des vorgesehenen Zeitraums des Schätzens der Matrix und im darauffolgenden Zeitraum, der für das Schätzen neuer Daten vorgesehen ist, sich nicht oder nicht wesentlich ändern, kann die geschätzte Kovarianzmatrix Assuming that the interference scenario and therefore also the correlation properties of the interference during the specified period of estimating the matrix and in the subsequent period, which is provided for estimating new data that is not or not substantially change, the estimated covariance matrix
    Figure 00120001
    beim Schätzen neuer Daten verwendet werden, um bereits im ersten Schritt eine Verbesserung der Datenschätzung zu erreichen. be used in estimating new data in order to achieve an improvement in data estimation in the first step.
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Claims (19)

  1. Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung mit einem oder mehreren Sendern und zumindest einem Empfänger, wobei – der Empfänger eine oder mehrere Empfangsantennen verwendet, – Informationen über empfangene Störsignale zum Verbessern der Übertragungsqualität der Datenübertragung ausgenutzt werden, – in einem ersten Schritt aus den Empfangssignalen der einzelnen Antennen durch Anwenden von ersten Signalverarbeitungsalgorithmen quantitative Informationen über empfangene Nutzsignale gewonnen werden, – und in einem zweiten Schritt aus den Empfangssignalen der Antenne bzw. der einzelnen Antennen und den gewonnenen quantitativen Informationen über die empfangenen Nutzsignale durch Anwenden von zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen quantitative Informationen über die empfangenen Störsignale gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet , daß die quantitativen Informationen über die empfangenden Störsignale zur Generierung eines sendeseitigen Richtdiagramms des Empfängers verw Method for wireless data transmission with one or more transmitters and at least one receiver, wherein - the receiver uses one or more receiving antennas, - information on received interference signals for improving transmission quality of the data transmission be exploited - in a first step from the received signals of the individual antennas by applying the first signal processing algorithms quantitative information is obtained on received useful signals, - and are obtained quantitative information about the received interference signals in a second step from the reception signals of the antenna or of the individual antennas and the obtained quantitative information about the received user signals by applying the second signal processing algorithms , characterized in that the quantitative information about the received interference signals for generating a transmit-side directivity pattern of the receiver verw endet werden. be completed.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen eine Schätzung der übertragenen Nutzdaten ermöglichen. A method according to claim 1, characterized in that the first signal processing algorithms allow an estimate of the transmitted user data.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen eine Schätzung der Eigenschaften der zwischen den Sendern und dem Empfänger wirksamen Funkkanäle ermöglichen. A method according to claim 1, characterized in that the first signal processing algorithms allow an estimate of the properties of the between the transmitters and the receiver effective radio channels.
  4. Verfahren nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen Algorithmen zum Rekonstruieren der von der Empfangsantenne/den Empfangsantennen empfangenen Nutzsignale anhand der über diese Signale gewonnenen quantitativen Informationen enthalten. The method of any preceding claim, characterized in that the second signal processing algorithms include algorithms for reconstructing the received by the receiving antenna / reception antenna on the basis of useful signals obtained on these signals quantitative information.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen eine gewichtete oder ungewichtete Subtraktion der rekonstruierten empfangenen Nutzsignale von den gesamten Empfangssignalen beinhalten. The method of claim 1 or 3, characterized in that the second signal processing algorithms include a weighted or unweighted subtracting the reconstructed useful signals received from the total received signals.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen das Bilden der räumlichen Kovarianzmatrix der empfangenen Störsignale beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second signal processing algorithms involve the forming of the spatial covariance matrix of the received noise.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen das Bilden der zeitlichen Kovarianzfunktion der empfangenen Störsignale an den einzelnen Antennen beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second signal processing algorithms involve the forming of the temporal covariance function of the interference received at the individual antennas.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen das Bilden der gesamten Kovarianzfunktionen der empfangenen Störsignale beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second signal processing algorithms involve the forming of the total covariance of the received noise.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen das Schätzen der räumlichen, zeitlichen und/oder gesamten Kovarianzfunktionen durch endliche zeitliche Mittelung über die empfangenen Störsignale beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second signal processing algorithms include estimating the spatial, temporal and / or total covariance by finite temporal averaging of the received noise.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen das Schätzen der Einfallsrichtungen der Störung beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second signal processing algorithms include the estimation of the directions of incidence of the disorder.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalverarbeitungsalgorithmen das Schätzen der Leistung und/oder der spektralen Form der Störung beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second signal processing algorithms involve estimating the power and / or the spectral shape of the disturbance.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen das Bilden der räumlichen Kovarianzmatrix der empfangenen Nutzsignale beinhalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms involve the forming of the spatial covariance matrix of the received useful signals.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen im Falle von Datenübertragung auf dem Prinzip der Einzelsignaldetektion (single user detection) basieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms in the case of data transmission on the principle of single signal detection (single user detection) is based.
  14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen im Falle von Datenübertragung auf dem Prinzip der Mehrsignaldetektion (multiuser detection) basieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms in the case of data transmission on the principle of multi-signal detection (multi-user detection) is based.
  15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen im Falle von Datenübertragung auf dem Prinzip des Rake-Empfängers basieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms in the case of data transmission based on the principle of the rake receiver.
  16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen im Falle von Datenübertragung eine empfängerseitige FEC (forward error correction)-Decodierung einbeziehen. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms in the case of data transmission, a receiver-side FEC (forward error correction) include decoding.
  17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen auf dem Prinzip des Zero-Forcing-Algorithmus basieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms are based on the principle of the zero-forcing algorithm.
  18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalverarbeitungsalgorithmen auf dem Prinzip der Maximum-Likelihood-Schätzung oder MMSE (minimum mean square error)-Schätzung basieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal processing algorithms on the principle of maximum likelihood estimation or MMSE (minimum mean square error) -Schätzung based.
  19. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. Arrangement for carrying out the method of claim. 1
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